KR20130140300A - Heat exchanging unit and plate type heat exchanger having thereof - Google Patents

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KR20130140300A
KR20130140300A KR1020120063543A KR20120063543A KR20130140300A KR 20130140300 A KR20130140300 A KR 20130140300A KR 1020120063543 A KR1020120063543 A KR 1020120063543A KR 20120063543 A KR20120063543 A KR 20120063543A KR 20130140300 A KR20130140300 A KR 20130140300A
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Abstract

A heat exchange unit according to an embodiment of the present invention includes a body unit forming a sealed heat medium flow path and an even flow unit forming a flow width of the flow path in multi-levels in order for a heat medium to evenly flow the flow path. A plate type heat exchanger according to the other embodiment of the present invention includes the heat exchange unit and one or more laminated outer frames which are attached to the outer surface of the heat exchange unit.

Description

열교환유닛 및 이를 포함한 판형 열교환기{Heat exchanging unit and plate type heat exchanger having thereof}Heat exchanging unit and plate type heat exchanger having kind}

본 발명은 열교환유닛 및 이를 포함한 판형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열매체의 균일한 분배 또는 수집에 의해 열교환효율을 높이기 위한 발명에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchange unit and a plate-type heat exchanger including the heat exchange unit, and more particularly, to an invention for increasing heat exchange efficiency by uniformly distributing or collecting a heat medium.

열기기, 냉동기기 등 관련 장치의 대다수가 열원으로부터 간접적으로 서로 다른 매체에 열을 공급하거나 반대로 열을 흡수하기 위해 열교환기를 사용하고 있다. 이러한 열교환기는 일반적으로 열교환이 이루어지는 매체의 종류에 따라, 액체/기체 열교환기, 기체/기체 열교환기 및 액체/액체 열교환기로 나누어진다. The majority of related devices, such as hot air and freezers, use heat exchangers to indirectly supply heat to different media from heat sources or vice versa. Such heat exchangers are generally divided into liquid / gas heat exchangers, gas / gas heat exchangers, and liquid / liquid heat exchangers, depending on the type of medium in which the heat is exchanged.

이 중에서 액체와 액체 간의 열교환은 일반적으로 열전도성이 좋은 재료로 이루어진 전열관이 2개의 유로로 구성하고, 상기 2개의 유로가 전열판를 사이에 두고 서로 맞닿은 상태로 있기 때문에, 서로 다른 액체가 각기 유로를 지나면서 상대측에 열전달이 이루어지도록 한다. 즉, 간접첩촉에 의해 열교환을 할 수 있게 된다. 이때, 열교환기의 부피를 작게 하면서 열교환을 위한 접촉면적을 증가시키기 위해서 판형 열교환기가 사용되고 있다.The heat exchange between the liquid and the liquid is generally composed of two flow paths of heat transfer tubes made of a material having good thermal conductivity, and the two flow paths are in contact with each other with the heat transfer plate interposed therebetween, so that different liquids pass through each flow path. Heat transfer to the other side. That is, heat exchange can be performed by indirect contact. At this time, the plate heat exchanger is used to increase the contact area for heat exchange while reducing the volume of the heat exchanger.

상기 판형 열교환기는 상기 열매체를 상기 전열판에 분배하기 위한 분배구조로써, 요철형 판형 열교환기와 채널형 판형 열교환기로 나누어진다. The plate heat exchanger is a distribution structure for distributing the heat medium to the heat transfer plate, and is divided into an uneven plate heat exchanger and a channel plate heat exchanger.

즉, 열매체의 분배구조로써 유로에 음각과 양각이 교대로 상기 전열판의 양면에 형성되는데, 이때 상기 분배구조의 형상이 채널 혹은 요철형상을 가지는 것이다. That is, as the distribution structure of the heat medium, a recessed angle and a relief angle are alternately formed on both sides of the heat transfer plate, wherein the shape of the distribution structure has a channel or concavo-convex shape.

그런데, 종래에는 상기 분배구조의 형상이 균일하게 형성되어 있어, 고속의 열교환 열매체가 충돌 시 난류가 발생하게 된다. 이때, 상기 열매체의 충돌에 의한 난류에 의해 상기 분배구조의 유로를 돌아 진행하게 되고, 각 유로방향으로의 유동저항이 서로 상이하게 되어, 각각의 유로방향으로 질량유량의 불균일성이 발생하게 되는 문제점이 있었다.However, conventionally, the shape of the distribution structure is uniformly formed, and a turbulent flow occurs at a high-speed heat-exchange heating medium. At this time, due to the turbulence caused by the collision of the heating medium, the flow path of the distribution structure is advanced, and the flow resistance in the direction of the flow path is different from each other, and the problem of unevenness of the mass flow rate in each flow direction there was.

또한, 이러한 유량의 불균일성으로 인하여 전열판에서의 열전달 성능이 저하되며, 흐름정체영역(Dead zone)의 발생으로 인하여 스케일(scale) 생성이 가속화되어 내구성이 저하되는 문제점도 있었다.In addition, due to the unevenness of the flow rate, the heat transfer performance in the heat transfer plate is deteriorated, and scale generation is accelerated due to occurrence of a dead zone, which causes a problem of durability deterioration.

따라서, 전술한 문제점을 해결하기 위한 열교환유닛 및 이를 포함한 판형 열교환기에 대한 연구가 필요하게 되었다. Therefore, there is a need for a heat exchange unit and a plate heat exchanger including the same to solve the above problems.

본 발명의 목적은 열매체의 분배 및 수집을 균일하게 하여 열교환 효율을 높이는 동시에 유동이 정체되는 부분을 감소시키는 열교환유닛 및 이를 포함한 판형 열교환기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a heat exchanging unit and a plate heat exchanger including the heat exchanging unit for uniformly distributing and collecting heat medium to increase the heat exchanging efficiency and reducing the stagnation of the flow.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛은 간접접촉에 의해 열교환토록, 내측으로 밀폐된 열매체 유로를 형성하는 바디수단 및 상기 바디수단의 일측에 제공되고, 상기 열매체가 상기 유로 상에서 균일하게 흐르도록 상기 유로의 유로폭을 다단계로 형성하는 균일유동수단을 포함할 수 있다.The heat exchanging unit according to an embodiment of the present invention is provided with a body means for forming a heat medium flow path which is hermetically sealed inside by heat so as to exchange heat by indirect contact and a heat exchanger provided at one side of the body means, And a uniform flow means for forming the flow path width of the flow path in a multistage manner.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛의 상기 균일유동수단은 상기 열매체를 분배하는 상기 유로의 유입구측에 제공되고, 상기 유로폭이 상기 유입구에서 멀어질수록 점점 작아지도록 분할하며 다단계로 제공되는 열매체분배부 및 상기 열매체를 수집하는 상기 유로의 유출구측에 제공되고, 상기 유로폭이 상기 유출구에서 멀어질수록 점점 커지도록 병합하며 다단계로 제공되는 열매체수집부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The uniform flow unit of the heat exchange unit according to an embodiment of the present invention is provided on the inlet side of the flow path for distributing the heat medium and is divided so that the flow path width becomes smaller as the flow path is further away from the inlet, And a plurality of heating medium collecting parts provided on a side of the heating medium distribution part for collecting the heating medium and a plurality of heating medium collecting parts for merging such that the flow path width gradually increases from the outlet.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛의 상기 균일유동수단은 상기 유입구측 또는 상기 유출구측에서 방사하는 방향으로 형성될 수 있다.Further, the uniform flow means of the heat exchange unit according to an embodiment of the present invention may be formed in a direction to radiate from the inlet side or the outlet side.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛의 상기 바디수단은 상기 균일유동수단이 형성된 열교환부재, 상기 유로를 밀폐시키도록 적층된 상기 열교환부재 사이에 제공되는 개스킷을 포함할 수 있다.Further, the body means of the heat exchange unit according to an embodiment of the present invention may include a heat exchange member formed with the uniform flow means, and a gasket provided between the heat exchange members stacked to seal the flow path.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛의 상기 바디수단은 상기 균일유동수단이 형성된 열교환부재, 상기 열교환부재의 일면에 제공되는 커버부재 및 상기 유로를 밀폐시키도록 상기 열교환부재와 상기 커버부재 사이에 제공되는 개스킷을 포함할 수 있다.The body means of the heat exchange unit according to an embodiment of the present invention may further include a heat exchange member formed with the uniform flow means, a cover member provided on one surface of the heat exchange member, and a heat exchange member, And a gasket provided between the gasket and the gasket.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 열교환기는 상기 열교환유닛 및 적층된 하나 이상의 상기 열교환유닛 외부면에 부착되는 외부프레임을 포함할 수 있다.In addition, the plate heat exchanger according to another embodiment of the present invention may include an outer frame attached to the heat exchange unit and the outer surface of one or more laminated heat exchange unit.

본 발명의 열교환유닛 및 이를 포함한 판형 열교환기는 열매체의 분배 또는 수집을 각각의 유로마다 균일하게 할 수 있는 효과가 있다. 이에 의해, 상기 열매체의 열교환 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.The heat exchanging unit and the plate heat exchanger including the heat exchanging unit of the present invention have the effect of distributing or collecting the heating medium uniformly for each flow channel. Thereby, there is an advantage that the heat exchange efficiency of the heat medium can be increased.

또한, 상기 열매체를 균일하게 분포시킴으로써 상기 열매체의 유동 저항을 작게 할 수 있어, 상기 열매체의 유동을 위한 압력손실을 감소시킬 수 있게 된다.Further, by uniformly distributing the heat medium, the flow resistance of the heat medium can be reduced, and the pressure loss for the flow of the heat medium can be reduced.

한편, 상기 열매체가 일부 유로로 집중되어 흐름정체영역이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 이에 의해, 상기 열매체의 유동이 정체에 됨으로써 생성될 수 있는 스케일의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.On the other hand, there is an effect that it is possible to prevent the flow medium congestion region from being generated due to the concentration of the heat medium in a part of the flow paths. Thereby, there is an advantage that the generation of the scale that can be generated by the flow of the heat medium in the stagnant state can be prevented.

또한, 상기 스케일의 발생에 의한 판형 열교환기의 내구성이 감소하는 것을 방지할 수 있는 이점도 있다.Further, there is an advantage that the durability of the plate heat exchanger due to the generation of the scale can be prevented from being reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛의 최적구조 설계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛의 균일한 유량분배를 나타내기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 열교환기를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing a heat exchange unit according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view schematically showing a heat exchange unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a front view schematically showing a heat exchange unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram for explaining an optimum structure design of a heat exchange unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a uniform flow distribution of a heat exchange unit according to an embodiment of the present invention.
6 is an exploded perspective view schematically showing a plate-type heat exchanger according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventive concept. Other embodiments falling within the scope of the inventive concept may readily be suggested, but are also considered to be within the scope of the present invention.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
The same reference numerals are used to designate the same components in the same reference numerals in the drawings of the embodiments.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛(1)을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다. 1 is an exploded perspective view schematically showing a heat exchange unit 1 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛(1)은 간접접촉에 의해 열교환토록, 내측으로 밀폐된 열매체 유로(23)를 형성하는 바디수단(10) 및 상기 바디수단(10)의 일측에 제공되고, 상기 열매체가 상기 유로(23) 상에서 균일하게 흐르도록 상기 유로(23)의 유로폭(24)을 다단계로 형성하는 균일유동수단(20)을 포함할 수 있다.
1, a heat exchanging unit 1 according to an embodiment of the present invention includes a body means 10 for forming a heat medium flow path 23 sealed inside by heat so as to exchange heat by indirect contact, And uniform flow means 20 for forming the flow path widths 24 of the flow paths 23 in multiple stages so that the heating medium flows uniformly on the flow paths 23.

본 발명의 열교환유닛(1)은 열매체의 균일한 분배 또는 수집에 의해 열매체의 열교환효율을 높이기 위한 발명이다. 이를 위해, 본 발명의 열교환유닛(1)은 바디수단(10) 및 균일유동수단(20)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 바디수단(10)에 제공되는 상기 균일유동수단(20)에서 상기 열매체를 균일하게 분배 또는 수집함으로써, 상기 열매체의 유동에 대한 저항을 감소시켜, 상기 열매체의 열교환효율을 높일 수 있는 것이다.The heat exchange unit (1) of the present invention is an invention for increasing heat exchange efficiency of a heat medium by uniform distribution or collection of heat medium. To this end, the heat exchanging unit 1 of the present invention can include the body means 10 and the uniform flow means 20. That is, by uniformly distributing or collecting the heat medium in the uniform flow means 20 provided in the body means 10, the resistance against the flow of the heat medium can be reduced and the heat exchange efficiency of the heat medium can be increased .

또한, 상기 열매체가 일부 유로(23)로 집중되어 흐름정체영역이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 상기 열매체의 유동이 정체에 됨으로써 생성될 수 있는 스케일의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다. 이에 따라, 상기 스케일에 의해 상기 판형 열교환기의 내구성이 감소하는 것을 방지할 수 있는 이점도 있다.In addition, it is possible to prevent the generation of a flow stagnation region due to the concentration of the heat medium in a part of the flow path (23), thereby preventing the generation of scales that can be generated due to the stagnation of the flow of the heat medium. Thus, there is an advantage that the durability of the plate heat exchanger can be prevented from being reduced by the scale.

상기 바디수단(10)에 대한 자세한 설명은 도 2를 참조하여 후술하고, 상기 균일유동수단(20)에 대한 자세한 설명은 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술한다.
A detailed description of the body means 10 will be given later with reference to FIG. 2, and a detailed description of the uniform flow means 20 will be given later with reference to FIGS. 3 to 5. FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛(1)을 개략적으로 도시한 측면도이다. 2 is a side view schematically showing a heat exchange unit 1 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛(1)의 상기 바디수단(10)은 상기 균일유동수단(20)이 형성된 열교환부재(13), 상기 유로(23)를 밀폐시키도록 적층된 상기 열교환부재(13) 사이에 제공되는 개스킷(14)을 포함할 수 있다.2, the body unit 10 of the heat exchange unit 1 according to the embodiment of the present invention includes a heat exchange member 13 having the uniform flow unit 20 formed therein, And a gasket (14) provided between the heat exchange members (13) stacked so as to be stacked.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛(1)의 상기 바디수단(10)은 상기 균일유동수단(20)이 형성된 열교환부재(13), 상기 열교환부재(13)의 일면에 제공되는 커버부재(15) 및 상기 유로(23)를 밀폐시키도록 상기 열교환부재(13)와 상기 커버부재(15) 사이에 제공되는 개스킷(14)을 포함할 수 있다.
The body means 10 of the heat exchange unit 1 according to an embodiment of the present invention may further include a heat exchange member 13 formed with the uniform flow means 20 and a cover 20 provided on one surface of the heat exchange member 13, And a gasket 14 provided between the heat exchange member 13 and the cover member 15 so as to seal the member 15 and the flow path 23.

상기 바디수단(10)은 열매체가 흐를 수 있는 유로(23)를 제공하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 바디수단(10)은 열교환부재(13) 및 개스킷(14)을 포함할 수 있다.The body means (10) serves to provide a flow path (23) through which the heating medium can flow. To this end, the body means 10 may include a heat exchange member 13 and a gasket 14.

상기 열교환부재(13)는 상기 열매체가 흐를 수 있는 베이스 역할을 한다. 상기 열교환부재(13)는 복수개가 적층되면서, 후술할 개스킷(14)에 의해 밀폐된 유로(23)를 형성할 수 있게 된다. The heat exchange member 13 serves as a base through which the heat medium can flow. A plurality of the heat exchanging members 13 are stacked, and the flow path 23 sealed by the gasket 14, which will be described later, can be formed.

상기 열교환부재(13)는 판재 형상을 하여 상기 열교환유닛(1)의 부피를 줄일 수 있다. 또한, 상기 열교환부재(13)의 재질은 열전달률이 높은 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 일례로써, 구리(Cu), 철(Fe), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금 등이 사용될 수 있다.The heat exchange member 13 may have a plate shape to reduce the volume of the heat exchange unit 1. In addition, the heat exchange member 13 is preferably made of a material having a high heat transfer rate. As an example, copper (Cu), iron (Fe), aluminum (Al), titanium (Ti) or alloys thereof may be used.

한편, 상기 열교환부재(13)의 내부면에는 상기 열매체와의 접촉면적을 넓히기 위해 요철을 형성하거나, 난류를 형성시키기 위해 딤플(dimple) 등을 형성할 수도 있다. On the other hand, the inner surface of the heat exchange member 13 may be formed with irregularities to increase the contact area with the heat medium, or dimples (dimple) may be formed to form turbulence.

또한, 상기 열교환부재(13)에는 상기 열매체가 유입하기 위한 유입구(11) 및 상기 열매체를 유출시키기 위한 유출구(12)를 포함할 수 있다. 상기 유입구(11) 또는 유출구(12)측에는 상기 열매체의 분배 또는 수집을 균일하게 하기 위해, 상기 균일유동수단(20)을 제공할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술한다.In addition, the heat exchange member 13 may include an inlet 11 through which the heating medium flows and an outlet 12 through which the heating medium flows out. The uniform flow device 20 may be provided on the side of the inlet 11 or the outlet 12 in order to uniformize the distribution or collection of the heating medium. A detailed description thereof will be described later with reference to Figs. 3 to 5.

한편, 상기 열교환부재(13)는 일방향(E11, E12)으로 흐르는 고온의 열매체 및 타방향(E21, E22)으로 흐르는 저온의 열매체를 간접접촉에 의해 열교환시키기 위해, 복수층으로 적층될 수 있다. 이때, 상기 열교환부재(13)를 흐르는 고온 또는 저온의 열매체는 열교환효율을 높이기 위해, 서로 대향하는 방향으로 흐르는 것이 바람직하다. 즉, 서로 반대방향으로 상기 열교환부재(13)를 흐르며 열교환시키는 것이 바람직하다. On the other hand, the heat exchange member 13 may be laminated in a plurality of layers in order to heat exchange the high temperature heat medium flowing in one direction (E11, E12) and the low temperature heat medium flowing in the other direction (E21, E22) by indirect contact. At this time, the heat medium of the high temperature or low temperature flowing through the heat exchange member 13, in order to increase the heat exchange efficiency, it is preferable to flow in a direction facing each other. That is, it is preferable that heat exchange is performed by flowing the heat exchange member (13) in mutually opposite directions.

상기 열교환부재(13)에 온도가 상이한 두 종류이상의 열매체가 섞이지 않으며 흐르기 위해서, 상기 열교환부재(13)에는 유입구(11) 또는 유출구(12) 이외에 다른 온도의 열매체가 통과하기 위한 관통홀(16)이 형성될 수 있다. 상기 관통홀(16)은 다음층에 있는 열교환부재(13)에 열매체를 전달하는 역할을 하는 것이기 때문에, 해당 관통홀(16)이 형성된 열교환부재(13)의 유로(23)로는 통하지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.
The heat exchange member 13 is provided with a through hole 16 for allowing a heating medium having a temperature different from that of the inlet 11 or the outlet 12 to pass therethrough so that two or more kinds of heat medium having different temperatures may flow into the heat exchange member 13, Can be formed. The through hole 16 is formed so as not to pass through the flow path 23 of the heat exchange member 13 formed with the through hole 16 because the through hole 16 serves to transfer the heat medium to the heat exchange member 13 in the next layer .

상기 개스킷(14)은 상기 열교환부재(13) 사이에 기밀성을 확보하는 역할을 한다. 즉, 적층된 상기 열교환부재(13) 사이에 상기 개스킷(14)을 제공함으로써, 상기 열교환부재(13)만으로 확보할 수 없는 기밀성을 확보할 수 있는 이점이 있다. 이를 위해, 상기 개스킷(14)의 재질은 고무재질을 사용하여 적층된 상기 열교환부재(13) 사이에 탄력적으로 위치하는 것이 바람직하다. 상기 개스킷(14)은 상기 열교환부재(13)의 테두리를 따라 위치할 수 있도록 폐곡선을 이루는 형상을 하는 것이 바람직하다.
The gasket 14 serves to ensure airtightness between the heat exchange members 13. That is, by providing the gasket 14 between the stacked heat exchange members 13, there is an advantage that the airtightness that can not be ensured by the heat exchange member 13 can be secured. For this purpose, it is preferable that the material of the gasket 14 is elastically positioned between the heat exchange members 13 stacked using a rubber material. The gasket 14 preferably has a closed curve so as to be positioned along the rim of the heat exchange member 13.

한편, 상기 바디수단(10)은 상기 열교환부재(13)의 적층에 의해서 유로(23)를 형성할 뿐만 아니라, 상기 열교환부재(13)의 일면에 제공되는 커버부재(15)에 의해서도 유로(23)를 형성할 수 있다. 즉, 상기 바디수단(10)은 상기 커버부재(15)를 포함할 수 있고, 상기 커버부재(15) 및 상기 열교환부재(13) 사이에 상기 개스킷(14)이 제공되어 밀폐된 유로(23)를 형성할 수 있게 된다. The body means 10 not only forms the flow path 23 by the stacking of the heat exchange members 13 but also the cover member 15 provided on one surface of the heat exchange member 13, ) Can be formed. That is, the body means 10 can include the cover member 15, and the gasket 14 is provided between the cover member 15 and the heat exchange member 13, Can be formed.

상기 커버부재(15)는 상기 열교환부재(13)와 달리 상기 균일유동수단(20)이 형성되지 않을 수 있다. 다만, 상기 커버부재(15)에는 상기 열매체를 위한 유입구(11), 유출구(12) 및 관통홀(16)이 형성될 수 있으며, 재질도 상기 열교환부재(13)와 동일하게 열전달율이 좋은 구리(Cu), 철(Fe), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 커버부재(15)의 내부면에는 상기 열매체와의 접촉면적을 넓히기 위해 요철을 형성하거나, 난류를 형성시키기 위해 딤플(dimple) 등을 형성할 수도 있는 것도 상기 열교환부재(13)와 동일하다.
Unlike the heat exchange member 13, the cover member 15 may not have the uniform flow unit 20 formed thereon. The cover member 15 may be formed with an inlet 11, an outlet 12 and a through hole 16 for the heating medium. The material of the cover member 15 may be made of copper having a good heat transfer coefficient Cu), iron (Fe), aluminum (Al), titanium (Ti) or an alloy thereof. In addition, a dimple or the like may be formed on the inner surface of the cover member 15 in order to increase the contact area with the heat medium or to form turbulent flow, Do.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛(1)을 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛(1)의 최적구조 설계를 설명하기 위한 개념도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛(1)의 균일한 유량분배를 나타내기 위한 그래프이다.FIG. 3 is a front view schematically showing a heat exchange unit 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a conceptual view for explaining an optimum structure design of the heat exchange unit 1 according to an embodiment of the present invention And Fig. 5 is a graph for showing a uniform flow distribution of the heat exchange unit 1 according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛(1)의 상기 균일유동수단(20)은 상기 열매체를 분배하는 상기 유로(23)의 유입구(11)측에 제공되고, 상기 유로폭(24)이 상기 유입구(11)에서 멀어질수록 점점 작아지도록 분할하며 다단계로 제공되는 열매체분배부(21) 및 상기 열매체를 수집하는 상기 유로(23)의 유출구(12)측에 제공되고, 상기 유로폭(24)이 상기 유출구(12)에서 멀어질수록 점점 커지도록 병합하며 다단계로 제공되는 열매체수집부(22) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
3 to 5, the uniform flow means 20 of the heat exchange unit 1 according to the embodiment of the present invention is provided on the inlet 11 side of the flow path 23 for distributing the heat medium (21) provided in a multistage and dividing the flow path width (24) so that the flow path width (24) gradually decreases from the inlet (11), and an outlet port (12) side of the flow path And a heating medium collecting part 22 provided in a multistage manner so that the flow path width 24 is gradually increased as the distance from the outlet 12 is increased.

상기 균일유동수단(20)은 상기 바디수단(10)으로 유입되는 상기 열매체를 균일하게 분배하여 유입시키거나, 상기 바디수단(10)에서 유출되는 상기 열매체를 균일하게 수집하여 유출시키는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 균일유동수단(20)은 열매체분배부(21) 및 열매체수집부(22) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 열매체분배부(21) 또는 상기 열매체수집부(22)는 유로(23)의 폭을 조절하여, 상기 열매체의 분배 또는 수집을 균일하게 하는 역할을 하는 것으로써, 상기 바디수단(10)에 제공될 수 있다. The uniform flow means 20 uniformly distributes the heating medium flowing into the body means 10 and then flows the uniformly collected heating medium flowing out of the body means 10 and flows out. To this end, the uniform flow device 20 may include at least one of a heating medium distribution section 21 and a heating medium collection section 22. The heating medium distribution unit 21 or the heating medium collecting unit 22 controls the width of the flow path 23 to uniformly distribute or collect the heating medium and is provided to the body unit 10 .

즉, 상기 균일유동수단(20)은 상기 바디수단(10)에 격벽(25)을 형성하여 다단계로 폭이 변하는 유로(23)를 제공할 수 있는 것이다. 상기 격벽(25)의 두께는 상이하게 형성할 수도 있으나, 동일하게 형성할 수도 있다. 또한, 상기 격벽(25)은 요철 형상으로 형성될 수도 있고, 채널 형상으로 형성될 수도 있다. 도 3의 (a)는 상기 격벽(25)을 채널 형상으로 형성한 것이고, 도 3의 (b)는 상기 격벽(25)을 요철 형상으로 형성한 것이다. That is, the uniform flow device 20 can provide a flow path 23 having a width varying in multiple stages by forming a partition wall 25 on the body means 10. The thickness of the barrier ribs 25 may be different or may be the same. In addition, the barrier ribs 25 may be formed in a concavo-convex shape or a channel shape. FIG. 3 (a) shows the partition 25 formed in a channel shape, and FIG. 3 (b) shows the partition 25 in a concavo-convex shape.

상기 열매체분배부(21)는 상기 유로(23)의 유입구(11)측에 제공되고, 상기 유로폭(24)이 상기 유입구(11)에서 멀어질수록 점점 작아지도록 분할하며 다단계로 제공될 수 있다. 즉, 상기 유입구(11)에 가까운 유로폭(24a)을 Dn 이라고 하고, 그보다 한 단계 멀리 있는 유로폭(24b)을 Dn+1 이라고 할 때, 상기 열매체분배부(21)는 Dn > Dn+1 의 관계를 가질 수 있는 것이다.The heat medium distribution portion 21 may be provided at the inlet 11 side of the flow path 23 and may be provided in multiple stages so that the flow path width 24 gradually decreases as the distance from the inlet 11 increases . That is, assuming that the flow path width 24a near the inlet 11 is Dn and the flow path width 24b farther from the inlet port 11 is Dn + 1, the heat medium distribution portion 21 satisfies Dn> Dn + 1 It is possible to have a relationship of.

상기 열매체수집부(22)는 상기 유로(23)의 유출구(12)측에 제공되고, 상기 유로폭(24)이 상기 유출구(12)에서 멀어질수록 점점 커지도록 병합하며 다단계로 제공될 수 있다. 즉, 상기 유출구(12)에 가까운 유로폭(24a)을 Dn 이라고 하고, 그보다 한 단계 멀리 있는 유로폭(24b)을 Dn+1 이라고 할 때, 상기 열매체수집부(22)는 상기 열매체분배부(21)와는 반대로 Dn < Dn+1 의 관계를 가질 수 있는 것이다. The heating medium collecting part 22 may be provided at the outlet 12 of the flow path 23 and may be provided in a multistage manner so that the flow path width 24 may gradually increase as the flow path 24 is further away from the outlet 12. [ . That is, when the flow path width 24a close to the outlet 12 is denoted by Dn and the flow path width 24b which is one step further from the flow path width 24b is denoted by Dn + 1, the heat medium collecting section 22 is provided with the heat medium distributing section 21), Dn < Dn + 1.

좀 더 자세한 결과식을 유도하기 위해서, 이하와 같은 일례의 유도식을 소개한다. 이와 같은 유도식은 도 4에 도시된 단순화된 유로(23)에 따라 계산된 것이다.In order to derive a more detailed result formula, the following derivation formula is introduced. Such an induction equation is calculated according to the simplified flow path 23 shown in Fig.

우선, 각 유로(23)에서의 유동형태가 층류라고 가정하면, 각 유로(23)사이에서의 질량유량(m) 및 압력손실(ΔP)의 관계는 포이쉴리(Poiseuille)의 법칙에 따른다고 가정할 수 있다. 이때, 길이(L), 유로폭(D: 24) 및 질량유량(m)에 따른 압력손실(ΔP)은 수학식 1과 같다. 한편, C는 포이쉴리 상수이고, i는 유로(23)의 번호(flowing path number)를 나타낸다.Assuming that the flow form in each flow path 23 is laminar flow, it is assumed that the relationship between the mass flow rate m and the pressure loss? P between the flow paths 23 is in accordance with Poiseuille's law can do. At this time, the pressure loss? P according to the length L, the flow path width D 24 and the mass flow rate m is expressed by Equation (1). On the other hand, C is the Poissy constant, and i represents the flowing path number of the flow passage 23.

Figure pat00001
Figure pat00001

한편, 상기 수학식 1에 따라 유도된 유로(23)의 전 영역에 걸쳐서 발생하는 압력강하식은 수학식 2와 같고, 질량유량의 연속방정식은 수학식 3과 같으며, 압력 대칭식은 수학식 4와 같다. 또한, 밀폐된 유로(23)의 체적은 수학식 5와 같다.The pressure drop occurring over the entire region of the flow path 23 derived from Equation (1) is expressed by Equation (2), the continuity equation of the mass flow is represented by Equation (3) same. Further, the volume of the closed flow path 23 is expressed by Equation (5).

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, 상기 수학식 2 내지 수학식 5를 이용하여 선형연립방정식의 해를 구한 후에 관련식을 정리하여 D1/D2 에 대한 최적해를 구하면, D1/D2의 최적의 해로 "0.720"를 구할 수 있다. 이에서 보는 바와 같이 최적의 유동을 위하여는 유입구(11)측의 유로폭(24)인 D1이 그보다 한단계 멀리 있는 유로폭(24)인 D2 보다 커야함을 알 수 있다.Here, if the solution of the linear simultaneous equations is obtained using the above Equations 2 to 5 and the related equations are summarized to obtain the optimal solution for D1 / D2, it is possible to obtain 0.720 as an optimal solution of D1 / D2. As can be seen from this graph, D1 for the flow path width 24 on the side of the inlet 11 must be larger than D2 which is the flow path width 24 which is one step farther for the optimal flow.

도 5의 그래프는 20개의 유로(23)를 포함하는 균일유동수단(20)에 대하여 도시한 것으로, 상기 열매체분배부(21)를 상기 유로폭(24)이 상기 유입구(11)에서 멀어질수록 점점 작아지도록 분할하며 다단계로 제공하거나, 상기 열매체수집부(22)를 상기 유로폭(24)이 상기 유출구(12)에서 멀어질수록 점점 커지도록 병합하며 다단계로 제공하면, 각각의 유로(23)에 흐르는 상기 열매체의 질량유량(mi)이 균일하다는 것을 알 수 있다. 즉, 각 유로폭(24)을 동일하게 하는 경우에는 총 질량유량(mt) 대비 각 유로(23)의 질량유량(mi)의 비(r)가 균일하지 않게 분포되나, 각 유로폭(24)을 다단계로 형성하는 경우에는 각 유로(23)에 흐르는 총 질량유량(mt) 대비 각 유로(23)의 질량유량(mi)의 비(r)가 약 0.05로 20개의 유로(23)에 균일하게 흐른다는 것을 알 수 있다.
The graph of FIG. 5 shows the uniform flow device 20 including 20 flow paths 23. The flow path width 24 of the heat medium distribution part 21 increases as the flow path 24 moves away from the inlet 11 Or the heat medium collecting part 22 may be provided in a multistage manner so that the flow path width 24 is gradually increased as the flow path width 24 is further away from the outflow port 12. In this case, It can be seen that the mass flow rate mi of the heat medium flowing through the heat exchanger is uniform. That is, when the respective flow path widths 24 are the same, the ratio r of the mass flow rate mi of the respective flow paths 23 to the total mass flow rate mt is not uniformly distributed, The ratio r of the mass flow rate mi of each flow path 23 to the total mass flow rate mt flowing in each flow path 23 is about 0.05 and is uniformly distributed to the 20 flow paths 23 It can be seen that it flows.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환유닛(1)의 상기 균일유동수단(20)은 상기 유입구(11)측 또는 상기 유출구(12)측에서 방사하는 방향으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 유입구(11) 또는 유출구(12)의 형상에 대응하도록 방사하는 형상으로 상기 균일유동수단(20)을 형성할 수 있는 것이다. The uniform flow unit 20 of the heat exchange unit 1 according to an embodiment of the present invention may be formed in a direction to radiate from the inlet 11 side or the outlet 12 side. That is, the uniform flow device 20 can be formed in a shape radiating so as to correspond to the shape of the inlet 11 or the outlet 12.

이는 좁은 유입구(11)로 유입된 상기 열매체가 상기 유입구(11)보다 넓은 상기 균일유동수단(20)이 제공되는 상기 바디수단(10)에 방사되어 흐르거나, 상기 균일유동수단(20)이 제공되는 상기 바디수단(10)에서 그보다 좁은 유출구(12)로 수집되며 흐르는 것을 용이하게 하기 위한 것이다. 즉, 전술한 구성에 의해 상기 열매체가 흐름에 대한 저항을 적게 받으면서 흐를 수 있게 하는 이점이 있다.
This is because the heating medium flowing into the narrow inlet 11 radiates to the body means 10 provided with the uniform flow means 20 wider than the inlet 11 or flows through the uniform flow means 20 To the narrower outlet (12) from the body means (10). That is, with the above-described configuration, there is an advantage that the heating medium can flow while receiving less resistance to the flow.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 열교환기를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.6 is an exploded perspective view schematically showing a plate-type heat exchanger according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 열교환기는 상기 열교환유닛(1) 및 적층된 하나 이상의 상기 열교환유닛(1) 외부면에 부착되는 외부프레임(2)을 포함할 수 있다.6, a plate type heat exchanger according to another embodiment of the present invention may include the heat exchange unit 1 and an outer frame 2 attached to an outer surface of at least one of the heat exchange units 1 stacked.

즉, 복수의 상기 열교환유닛(1)을 적층하게 되면, 열교환할 수 있는 열매체의 양을 크게 하여, 빠른 열교환을 할 수 있는 효과가 있다. 즉, 열교환부재(13)를 적층한 열교환유닛(1a, 1b, 1c, 1d) 및 열교환부재(13)와 커버부재(15)를 적층한 열교환유닛(1e) 중 적어도 하나 이상을 적층하여 빠른 열교환을 할 수 있는 것이다. That is, when the plurality of heat exchange units 1 are stacked, the amount of heat medium capable of heat exchange can be increased, thereby enabling rapid heat exchange. That is, at least one or more of the heat exchange units 1a, 1b, 1c and 1d in which the heat exchange members 13 are laminated and the heat exchange unit 1e in which the heat exchange members 13 and the cover members 15 are laminated, Can be done.

이를 위해, 복수 개가 적층된 상기 열교환유닛(1)의 외부면에는 외부프레임(2)이 결합할 수 있다. 전방프레임(2a)에는 열매체가 유입 또는 유출할 수 있는 전방프레임홀이 형성될 수 있고, 상기 전방프레임홀은 외부로 연결될 수 있다. 한편, 후방프레임(2b)은 상기 전방프레임(2a)과의 사이에 복수 개로 적층된 상기 열교환유닛(1)을 제공할 수 있다.To this end, an outer frame 2 may be coupled to an outer surface of the heat exchange unit 1 in which a plurality of the plurality is stacked. The front frame 2a may be formed with a front frame hole through which the heating medium can flow in or out, and the front frame hole may be connected to the outside. On the other hand, the rear frame (2b) may provide the heat exchange unit (1) stacked in plural number with the front frame (2a).

1 : 열교환유닛 2 : 외부프레임
10: 바디수단 11: 유입구
12: 유출구 13: 열교환부재
14: 개스킷 15: 커버부재
16: 관통홀 20: 균일유동수단
21: 열매체분배부 22: 열매체수집부
23: 유로 24: 유로폭
25: 격벽1: heat exchange unit 2: outer frame
10: Body means 11: Inlet
12: outlet 13: heat exchange member
14: gasket 15: cover member
16: through hole 20: uniform flow means
21: heat medium distribution part 22: heat medium collection part
23: flow path 24: flow path width
25:

Claims (6)

간접접촉에 의해 열교환토록, 내측으로 밀폐된 열매체 유로를 형성하는 바디수단; 및
상기 바디수단의 일측에 제공되고, 상기 열매체가 상기 유로 상에서 균일하게 흐르도록 상기 유로의 유로폭을 다단계로 형성하는 균일유동수단;
을 포함하는 열교환유닛.A body means for forming a heat medium flow path which is hermetically sealed inside so as to exchange heat by indirect contact; And
Uniform flow means provided at one side of the body means and forming a flow path width of the flow path in multiple stages so that the heating medium flows uniformly on the flow paths;
And a heat exchange unit. 제1항에 있어서,
상기 균일유동수단은,
상기 열매체를 분배하는 상기 유로의 유입구측에 제공되고, 상기 유로폭이 상기 유입구에서 멀어질수록 점점 작아지도록 분할하며 다단계로 제공되는 열매체분배부; 및
상기 열매체를 수집하는 상기 유로의 유출구측에 제공되고, 상기 유로폭이 상기 유출구에서 멀어질수록 점점 커지도록 병합하며 다단계로 제공되는 열매체수집부;
중 적어도 하나를 포함하는 열교환유닛.The method of claim 1,
Wherein the uniform flow means comprises:
A heating medium distribution unit provided on an inlet side of the flow path for distributing the heating medium and divided into multiple steps so that the flow path width becomes smaller as the flow path is further away from the inlet; And
A heating medium collecting part provided on an outlet side of the flow path for collecting the heating medium and provided in multiple stages so that the flow path width gradually increases as the flow path is further away from the outlet;
The heat exchange unit comprising: 제1항에 있어서,
상기 균일유동수단은 상기 유입구측 또는 상기 유출구측에서 방사하는 방향으로 형성된 열교환유닛.The method of claim 1,
Wherein the uniform flow means is formed in a direction radiating from the inlet side or the outlet side. 제1항에 있어서,
상기 바디수단은,
상기 균일유동수단이 형성된 열교환부재;
상기 유로를 밀폐시키도록 적층된 상기 열교환부재 사이에 제공되는 개스킷;
을 포함하는 열교환유닛.The method of claim 1,
The body means,
A heat exchange member having the uniform flow means formed therein;
A gasket provided between the heat exchange members stacked to seal the flow path;
And a heat exchange unit. 제1항에 있어서,
상기 바디수단은,
상기 균일유동수단이 형성된 열교환부재;
상기 열교환부재의 일면에 제공되는 커버부재; 및
상기 유로를 밀폐시키도록 상기 열교환부재와 상기 커버부재 사이에 제공되는 개스킷;
을 포함하는 열교환유닛.The method of claim 1,
The body means,
A heat exchange member having the uniform flow means formed therein;
A cover member provided on one surface of the heat exchange member; And
A gasket provided between the heat exchange member and the cover member to seal the flow path;
And a heat exchange unit. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 열교환유닛; 및
적층된 하나 이상의 상기 열교환유닛 외부면에 부착되는 외부프레임;
을 포함하는 판형 열교환기.Heat exchange unit according to any one of claims 1 to 5; And
An outer frame attached to an outer surface of the at least one heat exchange unit stacked;
Plate heat exchanger comprising a.
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